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Alternative Antriebe in Omnibussen der Daimler AG - Teil I
23.12.2008 - 00:00

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Alternative Antriebe in Omnibussen der Daimler AG – Teil I
  • Mehr als 100 Jahre Erfahrung mit Elektro- und Hybridantrieb
  • Vorreiter bei dieselelektrischem Antrieb, Erdgas und Wasserstoff
  • Neue Verkehrs- und Antriebssysteme: Von der Vision zum Praxistest
  • Bisher umfangreichste Erprobung von Brennstoffzellenbussen in der Praxis

Die Vorläufer: Gas, Dampf und Strom

Alternativen zum Benzin- und Dieselmotor gibt es seit der Frühzeit der automobilen Ära. Lange bevor Gottlieb Daimler und Carl Benz 1886 das benzingetriebene Automobil erfinden, drehen in England bereits Dampfautomobile ihre Runden. Jean Joseph Étienne Lenoir entwickelt 1863 ein Straßenfahrzeug mit Gasmotor, an dem sich Nikolaus August Otto bei der Erfindung des 1876 patentierten, schnell laufenden Benzinviertaktmotors orientiert. 1882 stellt Siemens in Berlin-Halensee die Elektromote, den ersten Oberleitungsbus der Welt, vor.

Freilich stehen zu früheren Zeiten, etwa bei den Holzvergasern der dreißiger Jahre, oftmals ganz andere Motive im Vordergrund als die Sorge um eine saubere Umwelt. Die früheren Erfahrungen bilden jedoch die notwendige Grundlage, von der gegen Ende der sechziger Jahre die Suche nach umweltfreundlichen Antrieben ausgehen muss.


Antriebsenergie in Notzeiten, ab Werk erhältlich: Mercedes-Benz 170 VG (1935) mit Holzgasanlage.

Elektroantrieb und Radnabenmotoren: erste Busse schon 1899

Als der Nutzfahrzeug-Entwicklungsleiter A. H. Müller-Berner und der Ingenieur P. Strifler 1970 in der Automobiltechnischen Zeitschrift den dieselelektrischen Hybrid-Stadtbus OE 302 vorstellen, mit dem die Entwicklung der alternativen Antriebe bei Daimler-Benz beginnt, erinnern sie einleitend an einen Vorläufer aus dem Jahr 1899. Der Bus mit der Aufschrift „Kaiser Hotel“, der noch sehr an eine Pferdekutsche erinnert, stammt von der Motorfahrzeug- und Motorenfabrik Berlin-Marienfelde, die 1902 in der Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) aufgeht. Ein Prospekt der DMG aus dem Jahr 1900 beschreibt den Bus wie folgt: „Unser vorstehend abgebildeter elektrischer Hotel-Omnibus ist das Fuhrwerk par excellence für jedes moderne Hotel! Zu seinen Vorzügen gehört der geräusch- und geruchlose Gang, die ausgezeichnete Lenk- und Regulierungsfähigkeit, ferner die Eigenschaft, dass er stets betriebsbereit ist und während kurzer Aufenthalte, wie z. B. beim Warten vor dem Bahnhofe oder dem Hotel, vom Führer mit vollkommener Sicherheit unbeaufsichtigt stehen gelassen werden kann, da der Motor still steht und der gebremste Wagen durch Herausnehmen eines Schlüssels aus dem Notausschalter für jeden Unberufenen, der nicht im Besitz des Schlüssels ist, ungangbar bleibt.“

Immerhin sind damals, wie eine beigefügte Fotografie zeigt, auf der belebten Friedrichstraße mehrere solcher Elektrobusse unterwegs, die unter günstigen Bedingungen eine Reichweite von 40 Kilometern und eine Höchstgeschwindigkeit von 18 km/h erreichen und zum Preis von etwa 12.500 Mark erhältlich sind.


Elektro-Hotel-Omnibus der Motorfahrzeuge- und Motorenfabrik Berlin-Marienfelde (1902 übernommen von der Daimler-Motoren-Gesellschaft) in der Berliner Friedrichstraße, 1899.

Mit Radnabenmotoren zum Hybrid- und Oberleitungsbetrieb

Zur selben Zeit erfindet Ferdinand Porsche, der damals bei der Hof-Wagen- und Automobilfabrik Jacob Lohner in Wien beschäftigt ist, den Radnabenmotor. Als der junge Ingenieur 1905 zu Austro-Daimler wechselt, greift die DMG das Patent auf und fertigt die in die Vorderräder eingebauten Elektromotoren in großen Stückzahlen, so dass das System bald nur noch „Mercedes Electrique“ oder „Elektro-Daimler“ genannt wird.

Bei Austro-Daimler versucht Porsche zudem, seine Erfindung mit der Kernkompetenz des Benzinmotorenherstellers zusammenzuführen, indem er die schweren Bleiakkus der Elektrofahrzeuge durch einen Benzinmotor mit Dynamo ersetzt, der den Strom für die Radnabenmotoren erzeugt: Der Hybridantrieb, Daimler-Mixte genannt, ist geboren. Die größere Reichweite gegenüber dem Akkumulator, vor allem aber die problemlose, ständige Einsatzbereitschaft der Fahrzeuge, machen den Mixte-Antrieb zu einer attraktiven Lösung für Feuerwehren, die bis dahin mit Pferdefuhrwerken und Fahrrädern, bestenfalls aber mit Elektro- oder Dampfautomobilen zum Brandherd ausrücken. Die großen Berufsfeuerwehren in Berlin und Hamburg stellen bald Mixte-Fahrzeuge in Dienst. Freilich kommt der doppelte Antrieb den Kunden etwas teurer zu stehen als ein reiner Elektro- oder Benzinantrieb.


Schnelles Startvermögen: Die Berliner Feuerwehr setzte im Jahr 1908 auf Mercedes-Electrique und damit den Elektroantrieb und kauft einen aus vier Fahrzeugen bestehenden Löschzug. Gut erkennbar sind die Radnabenmotoren in den Vorderrädern.

O 6000 und O 10000: Oberleitungsbusse der dreißiger Jahre

Nachdem im Ersten Weltkrieg der Oberleitungsverkehr aufgegeben worden war und nach dem Krieg zunächst keine Mittel für Neuinvestitionen bereitstehen, stellt Daimler-Benz 1936 auf der Internationalen Automobil- und Motorrad-Ausstellung (IAMA) in Berlin erstmals wieder einen Oberleitungsbus vor. Seit 1930 sind in Deutschland wieder erste O-Busse ans Netz gegangen. Doch erst die Politik der Nationalsozialisten, die sich von Erdölimporten unabhängig machen wollen, verhilft dem Konzept erneut zum Durchbruch.

Erstaunlich modern mutet der 9,375 Meter lange 32-Sitzer an, den Daimler-Benz gemeinsam mit Brown, Boveri & Cie. (BBC) entwickelt: Es handelt sich um einen kantigen Frontlenker in Ganzstahlbauweise auf einem Niederrahmenfahrgestell mit einem Fußbodenniveau von 70 Zentimetern und breiten, doppelten Falttüren vorn und in der Mitte. Die Motorleistung beträgt 73,5 PS, die Höchstgeschwindigkeit 40 km/h. Das Besondere aber ist, dass der Fahrdrahtbus, wie er damals genannt wird, keine Gangschaltung braucht:
„Bei der elektrischen Steuerung ist ein völlig neuer Weg beschritten worden. Ausgehend von der Erkenntnis, daß der Führer eines solchen Fahrzeugs seine volle Aufmerksamkeit auf die Fahrbahn lenken muß, wurde die REGULIERUNG des Motors AUTOMATISIERT, d.h. das sonst übliche stufenweise Durchtreten bzw. mehrfache Niedertreten des Fahrpedals kommt in Wegfall. Bei dieser neuen Ausführung ist das FAHRPEDAL beim Anfahren und Beschleunigen NUR EINMAL NIEDERZUTRETEN, wodurch die Weiterschaltung der Anlaß-Walze mittel eines Drehmagneten selbsttätig von Stufe zu Stufe erfolgt. Das Fortschritt-Tempo ist abhängig vom Motorstrom: Es paßt sich den Geländeverhältnissen an und erfolgt z.B. bei Steigungen langsamer als in der Ebene. Dadurch werden unzulässige ÜBERLASTUNGEN des Motors vermieden.“

1937 stellt das Unternehmen dann eine komplette Baureihe von Oberleitungsbussen vor, angefangen mit dem O-Bus 4000 für 39 Fahrgäste. Von den vier Modellen, die nun in runderen Formen daherkommen, werden jedoch nur zwei jemals hergestellt, nämlich der O 6000 und der O 10 000. Insgesamt entstehen allerdings nicht mehr als 26 Exemplare, wie eine intern in Auftrag gegebene Untersuchung 1952 feststellt. Zwar gehen bis 1942 weitere 264 Aufträge ein, doch ein Entscheid der braunen Machthaber, die O-Bus-Produktion aus dem Kriegsprogramm zu streichen, bringt die weitere Abwicklung am 12. März 1943 zum Halt.


Mercedes-Benz Oberleitungs-Omnibus für 33 Personen mit 70 PS Elektromotor, 1930-1931.

Nach dem Zweiten Weltkrieg: Ein Großauftrag aus Argentinien

Die Entscheidung, sich nach dem Krieg erneut wieder dem O-Bus zuzuwenden, steht im Zusammenhang mit einer Ausschreibung aus Argentinien. Im August 1951 legt Daimler-Benz ein Angebot vor, ausgehend von dem zu Beginn des Jahres vorgestellten Nachkriegsmodell O 6600 H, einem elf Meter langen Frontlenker mit Heckmotor, der 38 Fahrgästen sitzend und weiteren 52 stehend Platz bietet. Damals steht noch nicht fest, ob BBC, Siemens-Schuckert oder AEG die elektrische Anlage beisteuert. Statt von Fahrdraht-Bus spricht man nun von Trolley, obwohl die Stangentaxis längst davon abgekommen sind, ein Kontaktwägelchen hinter sich her zu ziehen.

Im Februar 1952 fällt die Entscheidung: Genau die Hälfte des ausgeschriebenen Volumens von 700 Bussen geht an Daimler-Benz, die andere Hälfte teilen sich Henschel und MAN. Bei einem zugrunde gelegten Stückpreis von 26 300 Dollar pro Fahrzeug bedeutet dies einen Gesamtumsatz von mehr als zehn Millionen Dollar. Damit ist Daimler-Benz auf einen Schlag der größte Exporteur von Trolleybussen und der O 6600 T der meistverkaufte deutsche Trolleybus der fünfziger Jahre. Vereinbart ist eine Lieferung in 14 Raten, deren erste bereits Ende Mai 1952 das Werk verlässt, während die letzte bis Ende Juli 1953 in Buenos Aires angekommen sein soll.

Kiepe erhält schließlich den Zuschlag für die elektrische Anlage. Während sich die ersten 50 Trolleys bereits auf dem Weg nach Buenos Aires befinden, testet das Gaggenauer Werk vom 23. Juni bis 10.September 1952 im Baden-Badener O-Bus-Netz den O 6600 T auf Herz und Nieren. Nach 7626 Fahrdraht-Kilometern gelangt der Versuchsleiter zu dem beruhigenden Ergebnis: „Die elektrische Anlage hat im allgemeinen zur Zufriedenheit gearbeitet.“


Mercedes-Benz O 6600 T für Argentinien - 1952

Damit ist es mit dem O-Bus-Geschäft fast schon wieder vorbei. Zwar interessieren sich Wiesbaden, Pforzheim, Heilbronn und Baden-Baden für den Trolley. Doch außer acht Exemplaren für Offenbach geht von der deutschen Ausführung O 6600 T2 nur eine Hand voll in weitere Städte. Mitte der fünfziger Jahre hat die O-Bus-Euphorie ihren Höhepunkt bereits überschritten. Viele der Linien in den 68 deutschen Städten, die damals Trolleybusse einsetzen, sind zu kurz, um zwischen Straßenbahnlinien und Busnetzen ein ausreichendes Marktsegment zu besetzen. Trotz unbestreitbarer Vorzüge – geräuscharmer, abgasfreier Betrieb, bessere Traktion am Berg – gerät der O-Bus gegenüber dem Diesel in einen Wettbewerbsnachteil, den er bis heute nicht hat aufholen können.

Während jedoch die Hersteller den elektrischen Antrieb nach und nach aufgeben und eine Stadt nach der anderen ihre Trolleybuslinien einstellt, beginnt Daimler-Benz Ende der sechziger Jahre nach neuen Lösungen Ausschau zu halten.

Dieselelektrisch: Der Hybrid-Elektrobus OE 302

„Die Elektro-Traktion mit ihrer Emissions- und Geräuschfreiheit hat im städtischen Verkehr der Zukunft große Chancen“, urteilen die Ingenieure Müller-Berner und Strifler. Freilich sind dem batterieelektrischen Antrieb zur damaligen Zeit enge Systemgrenzen gezogen: Das Problem besteht im hohen Gewicht der Bleiakkus, verbunden mit einer geringen Reichweite.

Im Falle des 1969 vorgestellten OE 302 reduziert sich bei einem zulässigen Gesamtgewicht von 16 Tonnen und einem Batteriegewicht von 3,5 Tonnen die Zahl der Fahrgäste im Vergleich zu einem dieselgetriebenen Bus von 110 auf 65. Die Batterie bringt es unter solchen Voraussetzungen je nach Straßenbedingungen auf eine Reichweite von etwa 40 bis 50 Kilometern oder auf eine Betriebszeit von wenig mehr als zwei Stunden. Mit einer Zwei-Tonnen-Batterie kann der Bus immerhin 90 Fahrgäste aufnehmen, dafür verringert sich die Betriebszeit auf 1,5 Stunden und die Reichweite auf 16 Kilometer. Höhere Fahrgastzahlen sind nur bei einem größeren Gesamtgewicht möglich.

Zu dem wirtschaftlichen Nachteil der geringeren Fahrgastzahl kämen im reinen Batteriebetrieb noch lange Standzeiten beim Aufladen der Batterien. Oder aber die Batterien müssten ausgetauscht werden, wobei dann allerdings für jeden Bus ein doppelter Batteriesatz nötig wäre. Diesen Weg geht Daimler-Benz wenig später im Falle des Transporters LE 306.

Beim OE 302 entscheidet sich das Unternehmen stattdessen für einen hybriden, dieselelektrischen Antrieb. Im Innenstadtbereich bleibt der Dieselmotor ausgeschaltet und die Antriebsleistung stammt allein aus der Batterie. Die Panzerplatten-Traktionsbatterien von Varta – insgesamt 189 Zellen in fünf Trögen – sind unterflur zwischen den Achsen angeordnet, gekühlt durch ein Gebläse. Dort befinden sich weiterhin sämtliche Hochspannungselemente sowie die Steuerungselektronik von Bosch, die zur damaligen Zeit noch relativ viel Platz benötigt. Ebenfalls von Bosch stammt der Gleichstrom-Nebenschlussmotor im Heck, der über ein Untersetzungsgetriebe im Verhältnis 1:2,14 und eine Gelenkwelle die Hinterachse antreibt.


Diesel-elektrisch: Der Versuchs-Stadtbus Mercedes-Benz OE 302 fährt elektrisch, und die notwendigen Batterien lädt ein Dieselmotor. Das Fahrzeug markiert 1969 den Neubeginn der Hybridentwicklung.

115 kW beträgt die Betriebsleistung, 150 kW die kurzfristige Spitzenleistung des elektrischen Antriebs. 65 PS leistet dagegen der ebenfalls im Heck angebrachte Pkw-Diesel OM 314, der allerdings nicht zum Antrieb des Fahrzeugs dient, sondern nur außerhalb des Stadtzentrums zugeschaltet wird. Er übernimmt über einen Drehstromgenerator mit nachgeschaltetem Gleichrichter die Stromversorgung für den Elektromotor und lädt zugleich die Akkumulatoren auf. Dies bietet den Vorteil, dass die Maschine stets unter optimalen Bedingungen bei gleich bleibender Last und Drehzahl arbeitet und sich somit leicht auf minimale Emissionswerte einstellen lässt.

Zudem ist der Motor schalldicht gekapselt, besteht doch einer der besonderen Vorzüge des Elektromotors in seinen niedrigen Geräuschemissionen. Die Schalldämmung kommt auch dem gewöhnlichen, dieselgetriebenen Stadtbus mit „geräuschgekapseltem Diesel“ zugute, den Daimler-Benz zu Demonstrationszwecken im Rahmen der Olympiade 1972 in München einsetzt.

Vollautomatisches Eindrahten: Dual Mode in Esslingen

Seit 1969 befinden sich zwei Exemplare des OE 302, später auch ein Standard-Linienbus des Typs OE 305 mit 100-PS-Motor und einem Gesamtgewicht von 19 Tonnen in verschiedenen Städten im Probebetrieb: unter anderem in Hamburg, Baden-Baden, Wiesbaden und Fontainebleau. Zur selben Zeit sucht aber die Stadt Esslingen, die als eine von nur drei Städten im Bundesgebiet immer noch über ein
O-Bus-Liniennetz verfügt, händeringend nach neuen Fahrzeugen: Seit Anfang der sechziger Jahre sind keine neuen Oberleitungsbusse mehr hergestellt worden, und der Esslinger Fuhrpark ist allmählich hoffnungslos veraltet.

Für Daimler-Benz bietet sich hier die Gelegenheit, die Erfahrungen mit dem hybriden Elektroantrieb auszuweiten. Der entscheidende Nachteil des O-Bus-Systems hatte seither darin bestanden, dass die Busse an das Oberleitungsnetz gebunden sind, das in der Regel nicht bis in die Außenbezirke der Kommunen reicht. Durch Umschalten auf Batterie lässt sich dieser Systemnachteil vermeiden. Im Falle des elektrischen Dual-Mode-Busses ist es also nicht ein Dieselmotor, der außerhalb des Stadtkerns die Batterien auflädt, sondern die Oberleitung in der Kernzone, während die Batterie auf den äußeren Abschnitten der Linien zum Einsatz kommt.

Im Winter 1974/75 wird einer der beiden Elektrobusse OE 302 in dieser Weise umgebaut, und am 7. April 1975 beginnt der Probebetrieb auf den Esslinger Linien. Entsprechend den lokalen Einsatzbedingungen ist der Bus nun mit Batterien im Gewicht von 2,75 Tonnen ausgestattet und damit für 82 Fahrgäste auf 37 Sitz- und 45 Stehplätzen zugelassen. Ein besonderes Augenmerk gilt dem Stromabnehmer von Dornier, der mit mechanischen Sensoren ausgestattet ist, die das vollautomatische Eindrahten prinzipiell an jeder beliebigen Stelle ermöglichen sollen. Hier ist Neuland zu betreten: Bis eine wirklich praxistaugliche Lösung bereitsteht, müssen noch einige Zeit lang Erfahrungen gesammelt werden.


Mercedes-Benz OE 302 als Duobus in Esslingen/Neckar, 1975.

Von Dezember 1976 bis 1978 befindet sich der zum Duo-Bus für Batterie- und Oberleitungsbetrieb umgebaute OE 302 in Esslingen im normalen Linienbetrieb im Einsatz. Doch Daimler-Benz und die Esslinger Verkehrsbetriebe denken schon weiter: „Die Erprobung eines dritten ‚Dual-mode’-Antriebes – ebenfalls mit Förderung des Bundesministeriums für Forschung und Technologie – wird in Esslingen vorbereitet. Hierbei soll – wieder in Zusammenarbeit mit den Firmen Dornier und Bosch – Oberleitungsbetrieb mit emissionsarmem Dieselbetrieb abwechseln“, heißt es 1975 in einer Pressemitteilung.

„Daimler-Benz hat einen weiteren Schritt zur Entwicklung eines kompletten Verkehrssystem in unseren Städten getan“, fasst die Pressemitteilung einleitend die Neuerungen zusammen. Der Text beschreibt im Detail das Esslinger Vorhaben, führt dann jedoch weiter aus: „Die genannten Antriebsentwicklungen von Daimler-Benz bilden aber nur einige Bausteine zukünftiger Omnibusverkehrssysteme.“

Zu den weiteren Bausteinen, an die hier gedacht ist, zählen Betriebsleitsysteme und gesonderte Busspuren. Gelenk- und Doppelgelenkbusse sind vorgesehen. Eine mechanische Spurführung auf gesonderten Spuren soll gar noch größere Zuglängen ermöglichen: Der Dual-Mode-Bus würde künftig mittels Längskopplung, Spurführung und Tunnelbetrieb nicht nur den Aktionsradius von Oberleitungsbussen ausweiten, sondern langfristig U-Bahnen und Straßenbahnen ersetzen.

Teile dieser Vision, von der mechanischen Spurführung bis hin zum Tunnelbetrieb, realisiert Daimler-Benz ab 1980 in Essen, später unter dem Stichwort O-Bahn – allerdings mit dieselgetriebenen Bussen – auch in Adelaide in Australien. 1984 testet das Unternehmen in Fürth auch eine elektronische Spurführung. Freilich ergibt sich aus der Fülle der Neuerungen auch eine Vielzahl von unvorhergesehenen Detailproblemen. Heute haben Busspuren und Leitsysteme längst in den Omnibus-Linienverkehr Einzug gehalten. Die Idee eines universellen Nahverkehrsmittels hat sich im Ganzen jedoch nicht durchsetzen können.

Mit dem Esslinger Duo-Bus kommt die Erprobung der Kombination aus Diesel- und batterieelektrischem Antrieb indes nicht zum Erliegen. 1978 beginnt in Stuttgart und Wesel ein fünfjähriger Praxistest mit 20 hybriden Elektrobussen des Typs OE 305 im täglichen Linieneinsatz. Versuchspartner ist die Gesellschaft für elektrischen Straßenverkehr, gefördert wird das Projekt vom Bundesverkehrsministerium und den Ländern Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen.

Im Wesentlichen entsprechen die Busse dem Vorgänger OE 302. Um mit einer zwei Tonnen schweren Batterie bis zu 100 Fahrgäste aufnehmen zu können, sind sie für ein Gesamtgewicht von 19 Tonnen ausgelegt. Bei schwereren Batterien mit einem Gewicht von 3,5 Tonnen verringert sich entsprechend die Fahrgastzahl. Als stromerzeugender Dieselmotor dient der 100 PS starke Sechszylinder OM 352.


Mercedes-Benz O 305 TD DUO-Solobus im Linieneinsatz in Esslingen/Neckar, 1979.

In Esslingen kommen derweil ab 1979 vier Dual-Mode-Busse zum Einsatz, von denen zwei außerhalb des Oberleitungsnetzes wie gehabt auf Batterie fahren, während die beiden anderen mit einem Dieselmotor ausgestattet sind. Hinzu kommt noch ein Gelenkbus mit Stromabnehmer und Dieselmotor. Dabei handelt es sich just um den umgebauten, weltweit ersten Schubgelenkbus, den der technische Geschäftsführer der Hamburger Hochbahn, O.W.O. Schultz, 1976 in Falkenried entwickelt und im folgenden Jahr in Hamburg vorgestellt hatte.


Mercedes-Benz O 305 GTD DUO-Gelenkomnibus im Linieneinsatz in Esslingen/Neckar, 1979.

Ziel des „kleinen Probebetriebs“ mit Dual-Mode-Bussen ist der Vergleich zwischen dem Batterie- und Dieselantrieb als Ergänzung zum Oberleitungsbetrieb. Der Abschlussbericht der Esslinger Verkehrsbetriebe kommt freilich 1993 zu einem ernüchternden Ergebnis: „Der aus Gründen des Umweltschutzes und der Möglichkeit der völligen Substitution des Primärenergieträgers Erdöl zu favorisierende Ansatz, rein elektrische Fahrzeuge einzusetzen, hat sich als nicht praxistauglich erwiesen. Die beiden Netz-/Batteriefahrzeuge konnten die in sie gesetzten Erwartungen sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus technischer Sicht nicht erfüllen.“

„Als Hauptschwachpunkt stellte sich die Traktionsbatterie heraus“, heißt es weiter in dem Bericht: „Bereits nach 15 Monaten Einsatzzeit war das Ende der Lebensdauer erreicht. Angesichts der hohen Investitionskosten der Netz-/Batteriebusse (90 % über denen vergleichbarer Dieselbusse) und Instandhaltungskosten, die 1,5 mal so hoch sind wie bei Dieselbussen, konnte weder der Weiterbetrieb der beiden vorhandenen Fahrzeuge noch eine Weiterverfolgung des Fahrzeugkonzepts empfohlen werden.“

Meilensteine O 305 GTD und O 405 GTD: Der lange Weg zur Serie

Die weitere Entwicklung konzentriert sich folglich auf die Kombination von Oberleitung und Dieselantrieb. Anstelle von Solobussen kommen nun durchweg Gelenkbusse zum Einsatz, weil sich hier die annähernd gleich hohen Mehrkosten für den elektrischen Antrieb auf eine größere Zahl von Fahrgästen verteilen. Allerdings war im Falle des allerersten, 1979 in Betrieb genommenen Gelenkbusses der elektrische Antrieb mit 80 Kilowatt Dauerleistung und 180 Kilowatt Spitzenleistung zu schwach ausgefallen: Der Einfachheit halber hatte hier derselbe Motor von Bosch Verwendung gefunden, der auch die Solobusse angetrieben hatte.

Die neuen Duo-Gelenkbusse des Typs O 305 GTD sind daher mit einem stärkeren Aggregat von AEG ausgerüstet. Diesmal beträgt die Dauerleistung des Elektromotors 180 Kilowatt, der Dieselmotor leistete 280 PS. Gleichwohl passt der elektrische Antrieb samt Steuerung mittels modernster Choppertechnik und abschaltbaren GTO-Thyristoren bei einer Bauhöhe von 445 Millimetern bequem unter den ebenen Wagenboden, so dass, auch dank des geringen Gewichts, keine Einbußen bei der Fahrgastkapazität zu verzeichnen sind. Zwei Prototypen kommen ab 1982 in Esslingen, einer in Essen zum Einsatz, während ein weiterer Bus als Referenzfahrzeug auf der Versuchsanlage in Rastatt verbleibt. Auf einer Versuchs-O-Bahn-Strecke testet das Unternehmen dort auch den Doppelgelenk-Trolley O 305 GG.


Mercedes-Benz O-Bahn-Großraumbus O 305 GG, geeignet z.B. für die automatische Spurführung in engen Innenstädten, 1981.

„Im Laufe der fast zweijährigen Erprobung hat sich herausgestellt, dass das Prinzip des elektrischen Direktantriebes, das im Bahnbetrieb ausschließlich angewendet wird, auch für den Duo-Bus geeignet ist und große Vorteile besitzt“, fasst der technische Schlussbericht des Herstellers 1986 die Ergebnisse zusammen: „Nach den erwarteten anfänglichen Beanstandungen und deren Beseitigung erweisen sich die Fahrzeuge als sehr zuverlässig.“ Als einzigen Nachteil nennt der Bericht einen 15 bis 20 Prozent höheren Anschaffungspreis, der sich aufgrund des doppelten Antriebs auch nicht weiter reduzieren lässt.


Emissionsfrei unterwegs: Der in Serie gefertigte Duo-Bus, hier ein Exemplar aus dem Jahr 1993, hat einen reinen Elektroantrieb mit doppelter Energiezufuhr. Die Antriebsenergie kommt entweder aus einer Unterflur-Batterie oder gelangt per Oberleitung ins Fahrzeug („O-Bus“). Das bringt Flexibilität abseits des Leitungsnetzes.

Inzwischen ist der O 405, der Standardlinienbus der zweiten Generation, in Serie gegangen und bildet nun auch die Grundlage für die Serienfertigung der Duobusse. Der O 405 GTD übernimmt von den Diesel-Serienfahrzeugen den wahlweise 250 oder 300 PS starken Sechszylinder OM 447 hA/hLA. Zunächst 18 Fahrzeuge gehen ab 1986 nach Essen, wo sie mit bis zu 75 km/h auf zwei O-Bahn-Strecken eingesetzt werden und dabei zum Teil eine gemeinsame Trasse mit der Straßenbahn benutzen. Esslingen erhält 1988 sieben O 405 GTD-Duobusse, bis 1995 werden es insgesamt 18 Fahrzeuge.

Zur selben Zeit beginnen die Duo-Gelenkbusse in Essen in die U-Bahn abzutauchen. Zu diesem Zweck werden einige Exemplare gar mit beidseitigen Türen ausgerüstet, um Mittel- und Seitenbahnsteige gleichermaßen bedienen zu können. Dies bleibt freilich nicht der einzige Eingriff, der nötig ist, um der U-Bahn im Tunnel das Terrain streitig zu machen: Im Gegensatz zur schienengeführten Bahn benötigt der Trolley eine doppelte Oberleitung. Die Frage der Weichen ist zu klären. Das Sicherheitssystem muss neu überdacht werden. Und das Schotterbett ist auf Dauer dem Busbetrieb nicht gewachsen. Nach sieben Jahren stellt Essen schließlich 1995 den Tunnelverkehr ein.

Neben den Duo-Gelenkbussen stellt Daimler-Benz auch 100 reine Oberleitungsbusse des Typs O 405 GTZ für die Schweiz her – das „Z“ bezieht sich auf Zürich, wo ein Großteil der Fahrzeuge zum Einsatz kommt. Ein Einzelexemplar bleibt dagegen der 1996 hergestellte O 405 GNTD, der ebenfalls nach Zürich geht.


Mercedes-Benz O 405 GTZ

O 405 GNTD: die Renaissance der Radnabenmotoren

Mit dem O 405 GNTD greift Daimler-Benz die mittlerweile schon fast ein Jahrhundert alte Idee des Radnabenmotors wieder auf. Seit der Frühzeit des „Mixte“-Antriebs“ hat es freilich enorme Fortschritte gegeben. Noch in den früheren Elektro-Versuchsfahrzeugen der siebziger Jahre waren Gleichstrom-Nebenschlussmotoren zum Einsatz gekommen. Bei den vier ZF-Radnabenmotoren des Duo-Gelenkbusses handelt es sich dagegen um Asynchronmotoren, die mit Drehstrom arbeiten. Ihre Dauerleistung beträgt jeweils 50 Kilowatt, die Maximalleistung 75 Kilowatt. Außerhalb des Oberleitungsbetriebs liefert die Energie ein 300 PS starker OM 447 hLA-Dieselmotor.


Ein Einzelexemplar bleibt der 1996 hergestellte O 405 GTND mit Radnabenmotoren, der seinen Dienst in Zürich verrichtet.

Neben dem Züricher Duo-Gelenkbus kommen weitere 17 Gelenkbusse des Typs O 405 GNDE ohne Stromabnehmer mit dieselelektrischem Hybridantrieb zur Ausführung, deren erster am 28. April 1997 auf der Linie 42 der Stuttgarter Straßenbahnen in Betrieb geht. Als Versuchsfahrzeug war den Gelenkbussen bereits der Mittelklasse-Lkw 1117 Hybrid vorangegangen, den Daimler-Benz 1994 auf der IAA vorgestellt hatte. Radnabenmotoren versprechen vor allem im Niederflurbus Vorteile, da der Bauraum für Getriebe und Kraftübertragung entfällt. Quer liegend im Heck ist der 300 PS starke Euro-2-Motor OM 447 hLA eingebaut, der einen Generator antreibt, der wiederum die vier Radnabenmotoren mit Strom versorgt.


Mercedes-Benz-Gelenkbusse mit diesel-elektrischem Antrieb, O 405 GNDE.

Noch einen Schritt weiter geht Daimler-Benz mit dem Niederflur-Überland-Hybridbus O 405 NÜH. Anders als der O 405 GNDE kann der Überlandbus den Dieselmotor ausschalten und im Ortskern emissionsfrei im reinen Batteriebetrieb weiterfahren. Zu diesem Zweck testet der Hersteller erstmals die neuartigen Natrium-Nickelchlorid-Batterien, auch Zebra-Batterien genannt, die von der Daimler-Benz-Tochter AEG in Ulm entwickelt worden waren. Sie fallen erheblich leichter aus als die früheren Bleibatterien: 800 Kilogramm wiegt ein Paket à vier Batterien, die auf dem Dach des Fahrzeugs angebracht sind und bei einer Betriebstemperatur von 300 Grad arbeiten.


Radnabenmotoren kennzeichneten den Niederflur-Überland-Hybridbusses O 405 NÜH aus dem Jahr 1996. Von Dieselmotor und Generator wurden die Fahrmotoren betrieben und die Batterie aufgeladen.

Vier Fahrzeuge dieses Typs gehen bereits im September 1996 zwischen Oberstorf, Sonthofen und Kempten in Betrieb, gefördert vom Bayrischen Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltschutz. Theoretisch könnten die Niederflurbusse etwa 30 bis 40 Kilometer im reinen Batteriebetrieb absolvieren. Dies ist jedoch nicht der Sinn der Versuchsanordnung, denn in diesem Fall würde der Bus anschließend eine längere Standzeit zur Aufladung der Batterien benötigen. Vielmehr beträgt die Entfernung, die der Bus in den Zentren der Kurorte emissionsfrei durchfährt, nur etwa zehn Kilometer. Ziel des Probebetriebs ist es, durch ein intelligentes Energiemanagement die Kraft des Dieselmotors optimal zu nutzen und damit gleichzeitig den Verbrauch zu senken und die Umwelt zu entlasten.

Für den Zweiachser genügt die 250-PS-Version des OM 447 hLA. Der Turbodiesel treibt einen Generator an, der zunächst Wechselstrom erzeugt. Dieser muss zunächst zum Zwecke der Steuerung gleichgerichtet werden. Daraufhin verwandelt ein Puls-Wechselrichter den Gleichstrom wieder in Drehstrom, der die zwei Asynchron-Radnabenmotoren antreibt. Dank des hohen Feldschwächungsanteils der Elektromotoren entfällt andererseits ein Getriebe: Im Bereich zwischen 0 und 85 km/h arbeitet der dieselelektrische Antrieb stufenlos. Auf den bergigen Strecken des Allgäus macht sich zudem das gleichmäßig hohe Drehmoment der Asynchronmotoren positiv bemerkbar, das eine Anfahrsteigfähigkeit von 18 Prozent gewährleistet.

Die Aufladung der Zebra-Batterien erfolgt während der Fahrt durch die überschüssige Energie aus dem Generator, aber auch durch Rückspeisung der Bremsenergie, denn im Normalfall wirken die Radnabenmotoren auch als Betriebsbremse und damit umgekehrt selbst wie ein Generator. Nur für den Fall einer Notbremsung ist der Bus an der Vorderachse mit Trommelbremsen und an der Hinterachse mit Scheibenbremsen ausgestattet. Um die Bremsenergie in den Batterien speichern zu können, muss allerdings der Drehstrom zuerst wieder in Gleichstrom verwandelt werden.

Idealerweise sollen die Batterien nie ganz leer, aber auch nie ganz voll sein, da sonst die Energie ungenutzt bliebe und in Form von Wärme an die Umwelt abgegeben werden müsste. Die verschiedenen Komponenten aufeinander und auf die jeweiligen Streckenbedingungen abzustimmen, erfordert aber eine komplexe, ebenfalls von ZF entwickelte Regelelektronik, wie sie erst neuere Fortschritte in der Halbleitertechnik möglich gemacht hatten. Denn die optimale Umweltbilanz ist erst erreicht, wenn der Einsatz des Dieselmotors mit seinen relativ höheren Emissionen auf das Nötigste beschränkt bleibt: Das Ziel der Praxiserprobung besteht auch darin, vom konkreten Streckenprofil des Linieneinsatzes ausgehend einen Gleichgewichtszustand einzujustieren, in dem die Batterien sich im Laufe eines Tages genau so weit entleeren, wie sie sich in der Nacht aus dem Stromnetz wieder aufladen.

Im praktischen Versuch können die Radnabenmotoren allerdings noch nicht ganz überzeugen: Der Züricher Bus kommt nach eineinhalbjährigem Probebetrieb von Oktober 1997 bis März 1999 zunächst wieder zurück nach Stuttgart und anschließend zur weiteren Untersuchung nach Friedrichshafen. Die 17 Stuttgarter Fahrzeuge bleiben nach anfänglichen Schwierigkeiten immerhin noch bis 2002 im Einsatz. Einer der Überlandbusse O 405 NÜH wechselt 2003 zur weiteren Erprobung in den Besitz der Berliner Verkehrsgesellschaft.

Hybridantrieb im Serienfahrzeug: der Midibus Cito

1999 stellt Daimler-Benz dann erstmals ein dieselelektrisches Serienfahrzeug vor, das mit einem eigenwilligen Design ein spezielles Marktsegment besetzt: Erhältlich in drei Längen von acht bis 9,60 Metern für 45 bis 65 Fahrgäste, eignet sich der 2,35 Meter breite Cito in besonderer Weise für die winkligen Gassen historischer Altstädte, aber auch für den Shuttle-Betrieb auf Flughäfen und Messen wie der IAA in Hannover. Der 125 PS starke Vier-Liter-Dieselmotor OM 904 LA, ein Generator und der Asynchron-Antriebsmotor sind im Heck platzsparend und geräuschisoliert zu einem Power-Pack zusammengefasst.


Diesel-elektrisch durch Städte: Beim Mercedes-Benz Cito (1998) treibt ein Vierzylindermotor einen Generator an, dessen Strom an den Fahrmotor geht. Ein rein elektrischer Betrieb ist über kurze Strecken möglich.


Ganz besonders leise und komfortabel ist das Fahrverhalten aber auch aufgrund der stufenlosen Beschleunigung ganz ohne Getriebe. Und das bei einer durchgängigen Niederflurtechnik mit einer Einstiegshöhe von nur 32 Zentimetern, einer hervorragenden Sicht durch die großen Scheiben und einer höchst effektiven Heizung und Klimatisierung. Zudem ist der Cito mit einem Gesamtgewicht von 11,1 bis 12,5 Tonnen dank Kunststoff- und Aluminium-Komponenten ein ausgesprochenes Leichtgewicht. Prompt räumt der Midibus ein Jahr nach Markteinführung die begehrte Auszeichnung „Bus of the Year 2001“ ab. Zur selben Zeit nehmen die Mannheimer Verkehrsbetriebe fünf 9,60 Meter lange Fahrzeuge in Betrieb.

Auf Dauer bleibt freilich der Auftragseingang hinter den Erwartungen zurück, so dass Evobus das Projekt 2003 einstellt. Genau 643 Einheiten sind bis zu diesem Zeitpunkt entstanden.


Fotos und Text:
Daimler AG


admin


gedruckt am 13.12.2018 - 21:21
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